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分组无线网分群后的隐藏终端问题分析( 二 )

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一种有效的方法是将网络分成多个小区，各小区自组织治理，即由小区内所有节点对小区进行治理 。这种小区称为分群(Cluster)或群，将网络划分为小区的算法称为分群算法［３，８，９］ 。
当网络处于瞬时静态时，采用分群算法将网络划分为若干群，每个群自组织治理 。只有当节点的位移导致大部分群严重失败时才使整个网络分群失败，从而导致瞬时静态失效 。因此分群算法能有效适应节点的移动特性，群的生存能力强，抗毁性高，从而能够有效降低网络拓扑的更新频率 。同时，当网络拓扑变化时，若少量维护路由表的节点只更新受影响的局部路由信息，在确保网络运行稳定的前提下又可大幅减少每次更新的开销 。
自组织分群算法规定分群后各群内节点通过约定方法选择一个"主控节点"，称为群首 。群首负责群的初始化治理和路由治理等任务，群内节点在群首的协调下对群进行自组织治理 。当网络拓扑变化时，群首只处理本群内节点进出群、链路失败等少量操作，更新少量局部路由变化信息 。当群首失效(重新分群、群首故障等)时，群内节点探测到后快速重选群首，可立即恢复网络秩序 。因此这种化整为零式的自组织网络治理方式具有优良的抗毁性和稳健性，充分体现了自组织的优点，还可节约大量更新开销 。本文假设所研究的PRN网络也采用自组织分群算法进行网络治理 。
分群算法有多种，按群内有无群首，可分为带群首和无群首两类；按分群后群之间有无重叠区域，可分为重叠和不重叠两类 。本文主要研究带群首、重叠的分群算法，并假设群内所有节点都在以群首为中心，以为半径的圆形区域内 。
3．隐藏终端问题
隐藏终端问题如图1所示 。图中Ｒ为接收终端，Ｓ１和Ｓ２为两个发送终端，Ｓ１和Ｓ２相距两跳 。Ｒ同时处于Ｓ１和Ｓ２的通信覆盖范围内，当Ｓ１和Ｓ２同时向Ｒ发送报文时，造成Ｒ无法接收任何终端的报文，发生冲突，称Ｓ１和Ｓ２相对Ｒ互为隐藏终端 。
图1中Ｈ区(阴影区)称为Ｓ１相对Ｒ的隐藏终端区，区域内任何发送终端都是Ｓ?１相对Ｒ的隐藏终端 。Ｓ１向Ｒ发送报文时Ｈ区内任一终端同时发送都将产生冲突，因此隐藏终端的存在严重影响无线网络的通信性能 。
　
三、分群后隐藏终端问题分析
1．群内隐藏终端问题分析
群首是各节点的一跳节点，群内可能存在相距两跳的节点，因此可能存在隐藏终端问题 。?
2．群内隐藏终端问题分析
分群后群首在群的边缘节点中选择网关(网关选择算法见后)，网关负责路由寻址和转发进出群的报文 。群之间的通信只能由网关中转，因此不同群的节点不会直接冲突 。
图2中Ｓ１和Ｓ２分群前相对Ｒ互为隐藏终端，分群后Ｓ１和Ｒ属于群Ｃ１，Ｓ２属于群Ｃ２ 。Ｓ２只能通过网关节点g１与Ｒ间接通信，因此Ｓ１与Ｓ２相对Ｒ不再互为隐藏终端 。但是Ｓ１和Ｓ２可能同时向g１发报，造成g１发生冲突，故Ｓ１和Ｓ２相对g１互为隐藏终端，隐藏终端问题转而出现在网关节点g１上 。
　
四、隐藏终端问题解决方案
对于PRN网络，TDMA体制答应不同区域的多个节点同时发送而保证有效接收，并能大大减小冲突概率，高效复用带宽资源 。为简化分析，本文拟在TDMA体制下开展分析 。但TDMA规定必须有主控节点分配时隙，当主控节点失效时整个网络将陷入瘫痪，这显然不适用于空中飞机组网 。
自组织TDMA［10，11］是一种无主控节点的TDMA体制，所有节点都自行计算计划预约的空闲时隙，然后广播包含预约信息(预约的时隙、目标节点等)的时隙预约广播报 。如未发生冲突则该节点预约成功，否则重新预约 。以后该节点就可在预约的时隙里发报，在其他时隙里则监听信道并预备接收 。因此自组织TDMA具有抗毁性高、生存能力强、支持分布式网络等优点 。为此，下文将针对自组织TDMA体制的PRN网络开展研究 。?

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